近年来,临近空间的军事应用价值受到了越来越广泛的关注。为了研究高超声速飞行器典型后台阶结构的气动光学问题,采用研究稀薄气体动力学的直接模拟蒙特卡洛算法(DSMC)研究了临近空间在不同喷流控制下的后台阶流动特性,并采用光线追踪方法研究了在不同流动控制下流场的气动光学效应。计算结果表明,随着飞行高度增加,壁面热流将增加,同时气动光效应将变弱。在四种喷流冷却方式中,喷流方式A的冷却效果最好,同时没有增加气动光学效应,B、D方式具有一定的冷却效应,但使得气动光学效应更加严重。

针对在服役环境中某型飞机滑阀出现的卡滞和动作延迟等现象,在分析滑阀机理的基础上,发现按常温设计的滑阀副配合间隙在服役环境下会发生较大变化。飞行器极端温度环境、精密偶件加工残余应力等因素容易造成滑阀卡滞。利用弹性力学和热变形理论,考虑残余应力的影响,推导了滑阀副径向尺寸链的数学表达式。以某型滑阀副为例,计算了在-50℃、100℃和150℃温度条件下滑阀副的变形量,通径为13mm的滑阀,其径向尺寸最大变形量为2.9μm。采用有限元方法仿真分析了由油液压力引起的阀套变形量,最大变形量为2.19μm。配合间隙最小值应不小于总变形量(5.09μm),考虑到计算误差和加工精度,配合间隙可取为5μm。计算了不同配合间隙时的内泄漏量,泄漏量应满足要求(0.035L/min),对应的最大配合间隙为7.7μm,可近似取为8μm。所提出的分析方法和尺寸链计算模型,对...

在导弹高速飞行过程中,光学头罩的温度受气动热效应作用而急剧升高,会产生严重的气动热辐射效应。为研究头罩气动热对玫瑰扫描光学系统的影响,建立了基于CFD流体仿真软件的头罩温度场模型。在仿真软件对光学系统结构进行三维建模后,通过光学软件对头罩热辐射对探测器的影响进行了仿真和计算。仿真结果表明:玫瑰扫描光学系统对头罩的温度梯度较为敏感,当头罩温度非均匀分布时,探测器会接收到气动热辐射干扰信号,对弱小目标的正常探测和提取产生干扰,气动热辐射效应不容忽视。

柱塞杆与座零件形成的摩擦副,制造过程中极易造成该位置过度变形,导致异常磨损以及泵性能失效。因此,有必要分析轴向柱塞泵球面摩擦副制造工艺过程。以制造工艺对摩擦副的应变为研究对象,利用应力应变的有限元仿真,分析了压配过程和冲头工装对摩擦副结构的影响,以及变形后摩擦副间隙内的流场力分布情况,得出工艺参数应选择适当的应力值(数值800~1000N),并选用约60°结构的冲头工装执行冲铆工序的结论。通过有限元分析,为提高泵合格率提供了理论支撑。

针对液压系统油源的安全性及可靠性问题,提出了油源冗余设计方法,即多油源供给多负载。当某一油源发生故障时,能源选择阀切断故障油源,由其他油源给负载提供基本液压能源,使系统能完成必须的服役性能。针对液压系统能源选择阀存在的频繁换向与振动问题,提出了一种插装式液控能源选择阀,其先导阀采用锥阀和可变阻尼形式,主阀采用三台肩且终端有缓冲功能的滑阀。建立了插装式液控能源选择阀的数学模型,分析了能源选择阀在两种模拟故障下的切换压力及切换时间、油源压力脉动等特性。理论分析结果表明,当油源压力发生阶跃和线性变化时,某能源选择阀切换时间分别为5ms和7ms。当压力发生波动时,主阀不会发生振动,可通过液控先导阀结构设计来控制切换压力和回复压力大小。

介绍并分析了常用充退磁方法及其优缺点,依据相关工作机理完成了伺服阀充退磁装置研制,并进行了各型伺服阀磁钢组件的定压充磁、定流退磁及温度稳定性考核试验。试验数据表明,所研制的伺服阀用精密充退磁装置工作性能可靠,充磁和退磁参数稳定,充退磁效率和合格率得到了提高。

针对集成式伺服作动器液压回路的特点和选择切换功能,分析了能源切换原理、选择活门的压力损失规律及其对作动器活塞运动速度的影响。电磁阀通过控制选择活门阀芯的位置以实现不同能源的切换。分析了选择活门压力损失的成因分布与特征。由分析可知,流道结构突变处的局部损失占比最大,沿程损失可忽略不计,选择活门压力损失与流入流量的平方呈比例关系。同时,拟合出了活塞伸出运动和收缩运动时的压力损失经验系数。建立了作动器左右腔流量、压力和活塞动力学模型,发现某型选择活门压力损失使作动器活塞伸出速度下降了4.9%,收缩速度下降了5.2%。由于活塞受力情况一致,选择活门的压力损失不影响负载力与活塞速度的关系,速度下降比例与负载力无关;阀芯开度直接影响着流经系统流量,系统流量影响着流体与流道的撞击强度和频率,进而影...

电液压力伺服阀是电液压力伺服控制系统的核心控制元件,广泛应用于航空、航天、军事等领域。区别于流量伺服阀,压力伺服阀在滑阀放大器的设计上多采用带有压力控制容腔的三通阀结构,不同的滑阀结构使得现有的偏转射流流量伺服阀仿真模型难以满足压力伺服阀性能预测的需求。基于AMESim平台建立了偏转射流压力伺服阀的仿真模型,并通过实验对仿真模型进行了验证。验证结果表明,仿真模型能够准确地描述压力伺服阀的静态特性。最后,基于仿真模型分析了压力伺服阀在不同加工装配误差影响下的输出性能差异,仿真结果可为偏转射流压力伺服阀的性能预测和结构设计提供参考。

研究了比例伺服阀的阀芯结构对液动力的影响,提出了一种阀芯导流壁面优化设计方案。采用计算流体力学(CFD)的方法建立滑动网格模型,分别对阀芯传统导流结构和优化设计后的导流结构进行数值模拟分析,并验证了网格无关性。对阀芯所受稳态液动力进行数值求解,并分析了不同优化设计方案对阀口处流体流动状态的影响。结果表明,优化设计后的阀腔内部流场分布更均匀,流动状态更平稳;阀芯内流道导流结构会改变阀口处的介质流向,进而改变进出口流体水平方向上的动量差,以补偿部分液动力;与传统方案相比,液动力最大补偿效果可达60%,显著降低了阀芯所受液动力干扰,有利于提升比例伺服阀的静动态控制性能。

在电液比例伺服阀中,液动力具有较强的非线性,开环控制下驱动电流与阀芯位移的线性度较差,使用传统PID控制算法难以达到良好的控制效果。针对该现象,在分析阀芯液动力特性的基础上,提出了一种位置负反馈式的控制方法。通过搭建比例伺服阀的控制器模型和阀芯受力模型,开展实验验证。结果表明,该方法能够有效地解决控制中电流—阀芯位移的非线性问题,控制稳定性有明显提升。